材料科学基础半期考试试题及答案

3 归纳总结3种典型金属结构（bcc、 fcc 和hcp） 的晶体学特点（配位数、每个晶胞中的原子数、 点阵常数、致密度和最近的原子间距）。 ( 15分 )
三 计算题 (a)在每1mm3的固体钽中含有多少个原子？(b)其 原子堆积因子是多少？(c) 钽属于哪一种立方体 结构？(原子序数=73，原子质量=180.95，原 子半径=0.1429nm，离子半径=0.068 nm，密 度=16.6g/cm3)。( 10分 )
2 氧化镁与氯化钠具有相同的结构。已知Mg离子半径 r1为0.066nm，氧离子半径r2为0.140 nm。 镁的相对 原子质量为24.31；氧的相对原子质量为16.00。 (1)求氧化镁的晶格常数? (2)求氧化镁的密度?
解： a = 2(r1+ r2) =2(0.066+ 0.140) =0.412 nm 每个单位晶胞中含4个Mg离子和4个氧离子 ρ=晶胞中原子质量/晶胞体积 = nAr/N0V =（ 4(24.31+16.00)/ 6.02*1023 ）/a3 = 3.83g/cm3
聚合物密度最低，多为二次键结合，分子链堆垛 不紧密，且其组成原子质量较小。
2 比较金属材料、陶瓷材料、高分子材料、复合材料 在结合键上的差别。 简单金属完全为金属键，过渡族金属为金属键和 共价键的混合，但以金属键为主；
陶瓷材料是由一种或多种金属同非金属(通常为氧) 相结合的化合物，其主要为离子键，也有一定成分的 共价键； 高分子材料，大分子内的原子之间结合为共价键， 而大分子与大分子之间的结合为物理键。 复合材料是由二种或二种以上的材料组合而成的 物质，因而其结合链非常复杂，不能一概而论。
3 钻石的晶格常数a＝0.357nm，每单位晶胞中共有8 个碳原子。当其转换成石墨时，试求其体积改变的百分 数? (碳的原子量为12，石墨密度为2.55g/cm3)。 (10分) 解：每单位晶胞中共有8个碳的密度：
对于1g碳，钻石的体积：
一 名词解释：
1材料科学与工程定义 2同素异构转变，并举例说明 3空间点阵 4配位数 5晶面指数 5分 5分 5分 5分 5分
二 问答题： 1 材料密度与结合键类型有关，分析讨论和比较金 属、陶瓷材料和聚合物三者密度的差异及其原因。 （10 分） 2 比较金属材料、陶瓷材料、高分子材料、复合 材料在结合键上的差别。 ( 15分 )
1 材料密度与结合键类型有关，分析讨论和比较金 属、陶瓷材料和聚合物三者密度的差异及其原因。 金属密度高的两个原因: 第一，金属有较高的相对原子质量； 第二，金属键没有方向性，金属原子总是趋于密集 排列。
陶瓷的密度较低，共价结合时，相邻原子的个 数受到共价键数目的限制，离子结合则要满足正、 负离子间电荷平衡的要求，它们的相邻原于数都不 如金属多。
1 (a)在每1mm3的固体钽中含有多少个原子？(b)其原 子堆积因子是多少？(c) 钽属于哪一种立方体结构？ (原子序数=73，原子质量=180.95，原子半径 =0.1429nm，离子半径=0.068 nm， 密度 =16.6g/cm3)。
2 氧化镁与氯化钠具有相同的结构。已知Mg离子 半径r1为0.066nm，氧离子半径r2为0.140 nm。 镁的相对原子质量为24.31；氧的相对原子质量 为16.00。 ( 10分 )
石墨的体积：
石墨
面内 C-C 层间 C-C 德华力） 0.142nm，共价键结合 0.340nm，物理键合(范
3 钻石的晶格常数a＝0.357nm，每单位晶胞中共 有8个碳原子。当其转换成石墨时，试求其体积 改变的百分数? (碳的原子量为12，石墨密度为 2.55g/cm3)。 (10分)
a = 2(r1+ r2) =
每个单位晶胞中含4个正 离子和4个负离子
5.628Ǻ
2.8148Ǻ
a
b
c
NaCl晶体的微观结构
3 归纳总结3种典型金属结构（bcc、 fcc 和 hcp）的晶体学特点（配位数、每个晶胞中 的原子数、点阵常数、致密度和最近的原 子间距）。
体心立方（bcc）：8；2；a； 0.68； 面心立方（fcc）: 12；4；a；
d 3 a 2
0.74； d
2 a 2
密排六方（hcp）: 12；6；a，c， c/a =1.633；0.74；a